Chapitre 22 - Stratégie de synthèse
Tp 21 Synthèse du paracétamol
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Le paracétamol se rapproche de l’aspirine par ses propriétés analgésiques et antipyrétiques. En revanche, il est dépourvu d'action anti-inflammatoire, et ne présente pas les contre-indications de l'aspirine.
Il est présent dans de nombreux médicaments (Doliprane, Efferalgan...).
La transformation chimique étudiée:
Le paracétamol est synthétisé au laboratoire à partir d’anhydride éthanoïque et de 4-aminophénol (ou para- aminophénol) en milieu aqueux. L’équation associée à la réaction s’écrit :
1. Activité expérimentale : synthèse du paracétamol
1.1. Etude préliminaire :
1.1.1. Rechercher les fiches de toxicité des composés suivants et compléter le tableau de données : o 4-aminophénol
o anhydride éthanoïque o acide éthanoïque.
Composé
Aspect à 25°C et sous 105 Pa
(1 bar)
Risques Solubilité dans l’eau
Température de fusion
Température d'ébullition
Masse molaire en g.mol-1
4-aminophénol solide blanc
8 g.L-1 à 20°C 33 g.L-1 à 60°C 85 g.L-1 à 100°C
186 °C 109
Anhydride éthanoïque
Liquide incolore Densité: 1,08
réagit avec l’eau en donnant de l’acide éthanoïque
dont il est issu
-73°C 136 °C 102
Paracétamol solide blanc 10 g.L-1 à 20°C
250 g.L-1 à 100°C 168 °C 151
Acide éthanoïque
liquide incolore
Très grande solubilité de 0° C à
100°C
17 °C 60
1.1.2. Justifier les états physiques de l'anhydride éthanoïque et du 4-aminophénol à température ambiante (20 °C).
1.1.3. Sécurité : Quelles précautions faut-il prendre lors de cette synthèse ?
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1.2. Réalisation de la synthèse :
1.2.1. Dissolution du 4-aminophénol
Préparation du bain-marie : Remplir à moitié un grand bol en métal d’eau distillée préalablement chauffée à 60 °C environ et le placer sur un bec électrique. Mettre à chauffer sans dépasser 80°C.
Préparer à l’aide d’une éprouvette graduée 40 mL d’eau distillée.
Peser, avec précaution, 2,80 g de para-aminophénol dans un sabot de pesée.
Verser le 4-aminophénol dans un erlenmeyer de 250 mL et rincer le sabot de pesée à l’aide des 40 mL d’eau distillée.
Ajouter dans l’erlenmeyer avec précaution, 2 mL d’acide éthanoïque pur à l’aide d’une dispensette.
Adapter un réfrigérant à air (attention : il est fragile !) et placer l’ensemble au bain-marie à environ 80°C comme sur la photo ci-contre.
Pour que la dissolution se fasse, il faut agiter légèrement : pour cela, desserrer légèrement la pince du support et tout en tenant délicatement le réfrigérant à
air agiter tout doucement jusqu’à dissolution complète du solide. Il ne doit pas y avoir d’ébullition.
Préparer un cristallisoir avec de l’eau glacée (mélange de glace et d’eau distillée).
Une fois la dissolution terminée, retirer l’erlenmeyer du bain-marie en le tenant avec la pince. Le réfrigérant doit rester sur l’erlenmeyer pour éviter que les vapeurs s’échappent.
Refroidir légèrement l’erlenmeyer dans le bain d’eau glacée pour ramener la solution à température ambiante avant d’enlever le réfrigérant.
1.2.2. Synthèse du paracétamol
Sous la hotte, avec gants et lunettes, ajouter lentement environ 4 mL d’anhydride éthanoïque pur au mélange précédent (à l’aide d’une dispensette). Le mélange s’échauffe un peu.
Replacer le réfrigérant à air sur l’erlenmeyer.
Adapter le réfrigérant à air et porter le mélange au bain-marie à 80°C pendant 10 minutes.
Mettre à chauffer de l’eau distillée dans un erlenmeyer pour l’étape 4.
1.2.3. Cristallisation du paracétamol
Refroidir le mélange réactionnel dans un bain d’eau glacée et attendre la cristallisation complète (on amorcera éventuellement celle-ci en grattant le fond de l’erlenmeyer avec un agitateur en verre).
Filtrer sur filtre Büchner (sous pression réduite).
Rincer le solide avec un minimum d’eau glacée, puis le récupérer dans un erlenmeyer.
1.2.4. Purification du paracétamol
Dans l’erlenmeyer contenant le solide à purifier, introduire au maximum 10 mL d’eau distillée préalablement chauffée (dans l’erlenmeyer).
Eteindre votre bec électrique, placer le grand bol sur la table en conservant l’eau chaude.
Y placer l’erlenmeyer contenant le solide et l’eau. Agiter manuellement.
Si la dissolution du solide n’est pas totale, ajouter encore 5 mL d’eau très chaude.
Procéder à la cristallisation lente du paracétamol purifié.
Filtrer sous pression réduite les cristaux obtenus et les récupérer dans une coupelle préalablement pesée.
Sécher les cristaux dans une étuve à 80 °C. Peser les cristaux secs.
1.2.5. Caractérisation du produit par CCM
Eluant : acétate de butyle / cyclohexane / acide formique (6/4/1 en volume) Dépôts : Dépôt A : 4-aminophénol dissous dans l’éthanol
Dépôt B : poudre synthétisée dissoute dans l’éthanol Dépôt C : paracétamol dissous dans l’éthanol
Dépôt D : poudre issue d’un sachet de doliprane dissoute dans l’éthanol
Révélation : Plonger la plaque jusqu’au front du solvant dans une solution de permanganate de potassium.
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1.3. Questions :
1.3.1. Acide éthanoïque :
a) Est-ce un réactif ? Quel doit-être alors le rôle de l’acide éthanoïque ? b) Pourquoi chauffe-t-on le mélange après l’ajout d’acide éthanoïque ?
1.3.2. Anhydride éthanoïque : la synthèse s’effectue en milieux aqueux.
a) En utilisant le tableau de données, écrire l’équation de la réaction entre l’anhydride éthanoïque et l’eau.
b) D’après les conditions opératoires, quelle conclusion peut-on donner quant à la cinétique de cette réaction ? 1.3.3. Analyse quantitative :
a) Calculer les quantités initiales des réactifs. Déterminer le réactif limitant.
b) Quelle masse de paracétamol pourrait-on alors obtenir ? c) Comment élimine-t-on l’excès d’anhydride éthanoïque en fin de
réaction ?
1.3.4. Cristallisation :
a) Pourquoi utilise-t-on de l’eau glacée pour faire apparaître les cristaux ? b) Compléter le schéma ci-dessous de filtration sous pression réduite.
c) Après la filtration, pourquoi faut-il laver les cristaux à l’eau ? Pourquoi avec un minimum d’eau ? Pourquoi de l’eau glacée ?
1.3.5. Recristallisation :
a) Quel est le but d’une recristallisation ?
b) Rappeler brièvement le principe de cette technique.
c) Quelle masse de paracétamol obtient-on ? En déduire le rendement de cette synthèse.
1.3.6. Exploitation du chromatogramme :
a) Commenter le chromatogramme obtenu. Le paracétamol synthétisé est-il pur ? b) Quelle autre méthode permettrait d’évaluer la pureté du paracétamol synthétisé ?
